• Structural Engineering and Mechanics
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• 제78권1호
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• pp.77-86
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• 2021

Local school buildings are critical facilities that can provide shelter in disasters such as earthquakes, so they must be more resistant to seismic forces than other structures. In this study, a sensitivity analysis was conducted to determine which columns-as the most critical members in a reinforced concrete building-most urgently require seismic retrofitting. The sensitivity analysis was conducted using an optimization technique with the location of each column as a parameter. A numerical model was developed to simulate a realistic collapse mode through a three-dimensional dynamic analysis. Based on numerical analysis results, it was found that the columns positioned in the lower floors, such as the first floor and in the outer part of a building, urgently require retrofitting. For reinforcement of the RC columns, which has been proven for its performance in previous research, was applied. Through this study, the importance of appropriate retrofitting is demonstrated. Further, a method for determining the appropriate location for retrofitting-when retrofitting is not possible on the entire structure-is presented.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권4호
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• pp.329-338
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• 2022

This work addresses the optimization controller design problem combining the AI evolution bat (EB) optimization algorithm with a fuzzy controller in the practical application of a reinforced concrete frame structure. This article explores the use of an intelligent EB strategy to reduce the dynamic response of Lead Rubber Bearing (LRB) composite reinforced concrete frame structures. Recently developed control units for plant structures, such as hybrid systems and semi-active systems, have inherently non-linear properties. Therefore, it is necessary to develop non-linear control methods. Based on the relaxation method, the nonlinear structural system can be stabilized by properly adjusting the parameters. Therefore, the behavior of a closed-loop system can be accurately predicted by determining the behavior of a closed-loop system. The performance and durability of the proposed control method are demonstrated by numerical simulations. The simulation results show that the proposed method is a viable and feasible control strategy for seismically tuned composite reinforced concrete frame structures.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.13-20
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• 2013

구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 추가적인 감쇠기나 진동제어장치가 일반적으로 사용된다. 이때, 추가적인 감쇠장치의 제어성능은 대상구조물 특성의 변화 없이 검토된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합최적화를 수행하였고 스마트 최상층 면진시스템이 설치된 구조물의 구조물량 저감의 가능성을 분석하였다. 이를 위하여 20층 예제구조물이 사용되었으며 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성베어링을 사용하여 스마트 면진시스템을 구성하였다. 중약진지역의 설계스펙트럼을 바탕으로 생성된 인공지진하중을 사용하여 구조해석을 수행하였다. 수치해석결과, 스마트 최상층 면진시스템이 중약진지역에 있는 구조물의 응답과 면진층 변위를 동시에 효과적으로 줄일 수 있는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제안된 통합최적설계기법으로 구조물량 및 감쇠기 용량을 적절하게 줄이면서도 우수한 제어성능을 발휘하는 다양한 설계 대안을 제공할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권4호
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• pp.421-432
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• 2019

In high-speed railway (HSR) system, the structure-borne noise inside viaduct at low frequency has been extensively investigated for its mitigation as a research hotspot owing to its harm to the nearby residents. This study proposed a novel acoustic optimization method for declining the structure-borne noise in viaduct-like structures by separating the acoustic contribution of each structural component in the measured acoustic field. The structural vibration and related acoustic sourcing, propagation, and radiation characteristics for the viaduct box girder under passing vehicle loading are studied by incorporating Finite Element Method (FEM) with Modal Acoustic Vector (MAV) analysis. Based on the Modal Acoustic Transfer Vector (MATV), the structural vibration mode that contributes maximum to the structure-borne noise shall be hereinafter filtered for the acoustic radiation. With vibration mode shapes, the locations of maximum amplitudes for being ribbed to mitigate the structure-borne noise are then obtained, and the structure-borne noise mitigation performance shall be eventually analyzed regarding to the ribbing conduction. The results demonstrate that the structural vibration and structure-borne noise of the viaduct box girder mainly occupy both in the range within 100 Hz, and the dominant frequency bands both are [31.5, 80] Hz. The peak frequency for the structure-borne noise of the viaduct box girder is mainly caused by $16^{th}$ and $62^{th}$ vibration modes; these two mode shapes mainly reflect the local vibration of the wing plate and top plate. By introducing web plate at the maximum amplitude of main mode shapes that contribute most to the acoustic modal contribution factors, the acoustic pressure peaks at the field-testing points are hereinafter obviously declined, this implies that the structure-borne noise mitigation performance is relatively promising for the viaduct.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.555-562
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• 2016

본 논문에서는 Nondominated sorting genetic algorithm-II(NSGA-II)를 이용한 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조의 다목적 최적내진설계기법을 제시한다. 부재의 단면성능을 설계변수로 사용하는 제시된 최적화기법은 내진설계를 위해 부재의 강도조건, 구조물의 층간변위조건, 부재의 변형조건 등을 만족시키면서 구조물의 물량과 구조물의 최대 층간변위율을 동시에 최소화하는 문제로 정식화된다. 구조물의 물량과 최대 층간변위율을 최소화하는 이유는 구조물의 비용과 성능을 각각 최적화하기 위해서 이다. 선형 정적해석을 통해 구조물의 강도 및 층간변위 제약 조건을 검토하며, 비선형 정적해석을 통해 구조물의 변형 조건 및 내진성능을 평가한다. 제안된 기법을 검증하기 위해 3층과 6층 Zipper를 가진 역V형 중심가새골조 예제를 사용한다. 이를 통해 얻은 설계안을 초기 설계안과 비교분석하여 제안된 기법의 적용성을 확인한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.397-400
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• 2011

소형 가스터빈 엔진에 장착 가능한 저압단 축류 압축기의 공력성능 및 구조적 안정성을 동시에 고려한 최적화 설계를 수행하였다. 근사모델을 구축하여 유전알고리즘을 이용하여 전역 최적화 해를 도출하였다. 최적 설계된 압축기의 동익단은 Hub쪽에서 날개의 부하가 커지되, Tip쪽에서 입사각이 0에 가깝게 설계되었다. 한편 동익의 형상은 허브쪽에서 사다리꼴 모양으로 수렴이 되어 구조적 안정성을 확보하도록 설계가 되었다. 최종적인 수치해석 결과 작동점에서 동익단의 효율은 87.6%이며 구조적 안정성을 나타내는 안전계수는 3이상을 확보하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권5호
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• pp.647-661
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• 2023

It is recognized that the installation of energy dissipation devices, such as the tuned mass damper (TMD), decreases the dynamic response of structures, however, the best parameters of each device persist hard to determine. Unlike many works that perform only a deterministic optimization, this work proposes a complete methodology to minimize the dynamic response of footbridges by optimizing the parameters of multiple tuned mass dampers (MTMD) taking into account uncertainties present in the parameters of the structure and also of the human excitation. For application purposes, a steel footbridge, based on a real structure, is studied. Three different scenarios for the MTMD are simulated. The proposed robust optimization problem is solved via the Circle-Inspired Optimization Algorithm (CIOA), a novel and efficient metaheuristic algorithm recently developed by the authors. The objective function is to minimize the mean maximum vertical displacement of the footbridge, whereas the design variables are the stiffness and damping constants of the MTMD. The results showed the excellent capacity of the proposed methodology, reducing the mean maximum vertical displacement by more than 36% and in a computational time about 9% less than using a classical genetic algorithm. The results obtained by the proposed methodology are also compared with results obtained through traditional TMD design methods, showing again the best performance of the proposed optimization method. Finally, an analysis of the maximum vertical acceleration showed a reduction of more than 91% for the three scenarios, leading the footbridge to acceleration values below the recommended comfort limits. Hence, the proposed methodology could be employed to optimize MTMD, improving the design of footbridges.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.47-52
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• 2018

본 연구에서는 페이즈필드 설계법을 통한 다중 유전체로 구성된 콜리메이터 구조를 설계하였다. 제작 가능성을 고려하여 폴리프로필렌과 파라핀을 유전체 재질로 선정하였고, 측정영역의 전기장의 세기의 면적분으로 계산하여 이를 최대화하는 것으로 설계의 목적 함수를 설정하였다. 두 가지 유전체 재질을 이용하여 설계영역 내의 중공영역이 배제된 구조를 도출하였으며 컷오프를 통해 최종 형상을 모델링하였다. 수치해석을 통하여 설계된 다중 유전체 구조의 콜리메이터를 이용하는 경우 자유공간 내의 원형 전자기파 대비 측정영역에서 105%의 전기장 세기가 증가된 평행파를 생성하는 콜리메이터의 성능을 확인하였다. 설계된 모델의 수치해석을 통하여 콜리메이터의 역변환 가능성과 구조적 내구성의 증가를 확인하였고, X밴드 대역 전체에서의 성능을 평가하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.736-742
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• 2008

This paper proposes new searching algorithm for the optimal PD gains of flexible rotor supported by active magnetic bearings. Under the assumption of linearized bearing parameters with respect to PD gains, the performance index in quadratic form is defined and steepest descent method is adopted for determining local minimum. Moreover, the eigenpair sensitivity concept is utilized to evaluate the sensitivity of performance index. To evaluate the effectiveness of suggested algorithm, the finite element model is constructed and its reduced model is retained in modal domain. Given starting gains, the optimal gains are successfully found and the control performance is demonstrated by simulation to show the efficiency of the proposed method.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.977-980
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• 2011

본 논문에서는 항공우주연구원에서 개발중인 1단 저압 축류압축기 성능시험리그의 개발에 대한 내용을 소개하고자 한다. 성능시험리그는 유동 입구부, 동익단, 정익단, 축, 리그 하우징, 베어링 하우징 및 유동 출구부로 구성되어 있다. 로터와 회전축을 단순화하여 회전동역학 해석 결과를 바탕으로 회전축을 설계하고 입 출구 유로의 유동해석을 통해서 시험리그 형상설계를 최적화하였다.